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近年来,随着高分子材料技术的飞跃进步,塑料管材的开发利用也不断深化。硬聚氯乙烯管是国内目前塑料管材的主导产品。经过十多年的技术开发和应用实践,国内很多企业引进UPVC管的生产设备机械,逐步形成UPVC管的规模生产,无论在产品的生产还是在实际工程应用方面,均积累了大量的理论与实践经验。随着UPVC管不断替代镀锌管的成功,管道渗漏的通病得到了有效的控制。UPVC管材具有重量轻、安装快速方便、施工周期短且劳动强度小、卫生、环保、低耗等优点为广大用户所广泛接受而在建筑工程中得到大量使用。但在安装过程中也引出了一些新问题。我从工程实践中总结了UPVC管施工安装中的一些体会,供同行参考。
1.0 UPVC管的特征
建筑排水用硬氯乙烯管材简称为UPVC或PVC-U排水管,是以PVC树脂为主要原料,加入适量填充料,及适宜的助剂。如稳定剂、改性剂、润滑剂等,经挤出机挤出成型而成。
UPVC管具有以下特征:
(1)耐化学腐蚀性好;
(2)具有自熄性和阻燃性;
(3)耐老化性好,同在-15℃-60℃之间使用30~50年;
(4)电性能良好,体积电阻1-3×1015Ω/cm3,击穿电压高达23-28Kv/mm;
(5)内壁光滑、内壁表面张力小,很难形成水垢,流体输送能力比铸铁管高43.7%;
(6)比钢管、铁管轻、很容易扩口、粘接、弯曲,安装工作量为钢管的1/2;
(7)UPVC管的韧性低,线膨胀系数大,使用温度范围窄。作为UPVC管的一部分,UPVC排水管也具有以上特征;
(8)抗冲击性能较差,而施工中一遇到硬石块容易碎损;
(9)拉伸强度及韧性较差。差的UPVC管材表现为脆性,伸长率低而易断;
(7)维卡软化温度较低,易于过热变形,主要原因是配料时加大填料量。
2.0管道连接方式
UPVC管的连接方式主要有:螺纹(快速件)连接、密封胶圈连接、粘接和法兰连接4种方式。小口径管道一般采用螺纹连接和粘接。由于粘接受气温、天气和施工现场等条件影响,很难保证其粘接质量,因此不应提倡。对于管径小于DN63的管,建议采用螺纹快速件连接;对于管径在DN63~DN200之间的管,建议采用密封胶圈方式连接;而管径为DN63的管,则根据现场实际需要而确定采用螺纹连接方式还是密封胶圈连接方式。遇到跨越下水道和其他管线、阀门安装及与金属管道连接时,则采用法兰方式连接。
3.0管沟开挖与回填
传统管道安装时的管沟开挖,只是以能把管道放人管沟和能进行封口即能满足要求,在没有松动原有坚土层时,可不用做压实垫层。而安装UPVC管时,则要求管沟底部回填100mm不含硬物的砂作为垫层,然后在砂垫层上安装UPVC管,UPVC管的管面和侧面均要求回填不含硬物(特别是带头锐角的硬物)的沙土,管面应回填200-300mm厚的砂层,目的是使管能均衡受压而不至于损伤管身,其余可回填原土壤,管径≥DN90的管面复土不小于1.1m,管径≤DN63的管面复土不小于0.5m。雨季施工应尽可能缩短开槽长度, 且应成槽快、安装快、回填快, 并采取防泡槽措施。一旦发生泡槽, 应将受泡软化的土层清除, 换填砂石料或中粗砂。
4.0管道安装要求
由于UPVC管主要采用柔性密封圈连接,为保证胶圈的连接质量,两管必须平直,不得斜向插入。插入方法是在一条管的承口端处放上加厚垫板或方木条,然后用木槌敲打垫板或方木条使之插口插入另-条管的承口内。而钢丝拉力器推入法,安装时比较繁琐、速度慢,操作上不够安全,我建议少采用。接口插入操作时应注意几个方面:
1、要清除干净承口内侧(包括胶圈凹槽)和插口外壁在砂粒及脏物;
2、要仔细放好胶圈,不得扭曲,不得装反;
3、需要用润滑剂(一般用稀释洗洁精)时,润滑剂应均匀涂在承口的胶圈及插口外表处,不得涂在承口内;
4、插口要到位,注意回弹尺寸要符合要求。
管安装好作质量检查,可用钢尺从外部测量口外沿距胶圈的尺寸,若距离不一致,说明没有安装好,必须重装。
为确保插入质量,在插入前应对插入长度进行标记划线。插入尺寸大致如下:DN100管插入长度为75mm;DN160管插入长度为84mm,DN200管插入长度为94mm。对于采用管螺纹连接的小口径管道,特别要注意管口螺纹的清洁。
管道施工的测量、降水、开槽、沟槽支撑和管道交叉处理等技术要术, 应按现行国家标准及本地区排水管道技术规程中有关规定执行。
5.0支管的开叉
为保证管道试压要求,当开叉的支管管径不大于DN63时,应主要采用立式止水栓开叉接引;如要开两个叉用两个止水栓,其相邻的开孔距离不应小于配水管外径的5倍,止水栓离管道接口净距离不应小于300mm,管径大于DN63的叉口则在铺设直管时一齐铺设。
6.0止推墩的设置
由于管内水压的推力作用,所以在三叉和转弯等有推力产生的部位,必须设置止推墩。
7.0管道布置
管道布置除执行排水管道设计规程的有关规定外,还应着眼于有利于安装支架,如尽可能沿墙、柱布置,使支撑牢固、可靠。
8.0管道支撑
管道支撑的目的是保障管道的平向位置标高和坡度,提供管道伸缩余地,防止管道晃动、位移和变形。支撑形式视条件而定,按标准图集选择。可采用支墩或支架;支架可以是“门”形,“U”形其他形式;夹持件一般用抱箍。所有混凝土和金属构件与管道接触处都必须装橡胶垫板。
9.0管道伸缩
硬聚氯乙烯管道的热膨胀系数较大,因此设计和施工中必须按规程安装伸缩节及固定支架以补偿管道的伸缩,防止松脱和泄漏。
此外,对柔性联接(伸缩节、橡胶密封圈联接)部位可能产生的过量伸缩,可采用防脱抱卡的办法予以限制过量伸缩。
10金属导线的铺设 UPVC管是一种非金属管材,埋入地下后,用现有的管道探测仪很难测到其准确位置。因此,为维修管理方便同,建议施工时在UPVC管面埋设一条金属导线。管径≥DN63的选用2.5mm绿色塑料皮单支铜芯电线。金属导线的连接方式按电气导线的绞接方式进行处理,但绞接的长度不得小于0.8m,为防止接头过早氧化,绞接时不要去掉塑料绝缘层,这样即可用现有的管道探测仪探测到埋地的UPVC管了。但水平探测距离不要超过15 m,管面复土深度不大于1.1 m。因为管面复土深度达到1.1 m以后得到的探测信号很弱,如果附近有其他金属管道或电线电缆存在时,其探测信号就会被其他金属管道或电线电缆所发出的信号所掩蔽,这样就很难确定UPVC管的具体位置了。建议选择截面积较大的塑料皮铜芯电线,或选择钢筋之类的其他金属导线安放在UPVC管面,用以增大其探测信号,使之不受复土深度的影响,这还有待进一步探索和实践。
11 UPVC排水管的选择
UPVC排水管由于其原料来源广泛,生产成本较低(一条生产线约投资15万-20万元),全国的生产企业较多,但由于PVC树脂本身对原料要求又比较苛刻,这就使不同配比的UPVC排水管的质量相差悬殊,有的企业生产的UPVC管拉伸强度达到50多MPa,而有的才只有30MPa左右。从而给UPVC排水管的市场造成极大的混乱,因此用户在选择时应特别注意:
1、针对目前最常见的白色UPVC排水管,颜色为乳白色且均匀,内外壁均比较光滑但又有点靱的感觉为好,而比较次的UPVC排水管颜色不是雪白雪白的,就有些发黄,且较硬,有的颜色不均,有的外壁特别光滑,而内壁显得粗糙,有时有针刺或小孔。
2、UPVC排水管的韧性是非常关键的指标。韧性大的管当我们将其锯成窄条后,试着折180°,如果一折就断,说明韧性很差,脆性大;如果很难折断,说明有韧性,而且在折时越需要费力才能折断的管材,强度很好,韧性一般不错。最后可观察断茬(锯的茬口除外),茬口越细腻,说明管材均化性、强度和韧性越好。
3、UPVC排水管的抗冲击性,也可用简单的办法做宏观的大致的判断。可选择室温接近20℃的环境,将锯成200mm长的管段(对110mm管),用铁锤猛击,好的管材,用人力很难一次击破。(管越粗,承力越大)。
4、有条件的用户,可将管材制成哑铃型,平行窄处宽6mm,5mm/min拉力速度做拉伸强度,大于10MPa为合格。拉伸得越长,管材越好。
5、用户选择UPVC排水管时,应到有信誉的经销点选择大型的知名企业的产品,或到知名品牌的直销点购。经过我初步调查,路边小经销点销售的杂牌UPVC管合格率不足20%。
12管件的选择
UPVC排水管件,目前常见颜色为白色。管件是用注塑成型,有的是单点注塑成型(成品上有一个明显注塑点),有的是端部浇口(如环浇口或隔膜浇口,端部有注塑棱线)。根据管件形状及用途分主要有管箍45度弯头、90度弯头、90度顺水三通、45度斜三通、瓶型三通、正三通、斜三通、有角四通或异径三通、异径四通。
购买使用UPVC排水管件时应主要考虑以下方面
1、外观:好的管件内外壁光滑、无尖刺、无色差,棱角分明且齐整,管壁较厚,手感厚实。
2、耐热性(标准中称为烘箱试验):好的管件在150摄氏度烘箱中按壁厚烘相应时间,不会出现严重的起皮、爆裂,颜色变化也不大,尤其是注塑点和拼缝线附近不应出现穿透裂缝。
3、低温脆裂性(标准中称坠落实验):将样品在零摄氏度冰箱中放置30分钟后立即拿出在水泥地面上自由坠落,外径不大于75毫米的管件高度为2m,大于75毫米管件高度为1m,然后观察管件表面有无裂纹,完好无损的产品证明其此项性能符合要求。
4、与管件连接部位(标准中称为承插口)的长度或深度足够长,不正规企业生产的管件,为了降低成本,故意偷工减料,承插口一般较短,这样在以后的使用中容易使接头渗漏水。如果从安全角度考虑,承插口深度越长越好,用户可多比较或实际测量。但从经济角度考虑,标准中给出了最小承插口深度值。
5、注意所购管件与管材的匹配问题。首先将管材试着插入管件中几次,应感觉不困难但插入后也不能太松为好;其次应购买相匹配的PVC塑料胶粘剂,以便粘结牢固。
因多数生产UPVC的厂家是直管与管件不兼容生产的,尤其是能生产全套各种规格管件的厂家较少,在安装时难以找到合适的管件。为配合直管的安装,特别是配以全塑化的管件,该问题应引起有关部门的重视。
13效益分析
经济效益和社会效益:工程施工周期缩短50%,由于管子的重量轻施工不需用机械设备,劳动强度低、安全程度高。施工的速度快、周期短,可使工程提早建成,减少占地扰民对周围环境影响,还可为工程赢得更多的时间。管材及接口密封性能好,可避免管内污水外渗污染地下水源。管内壁光滑污泥杂物不易淤积,减少管道疏通对环境的影响,有利于人的身体健康。
总结,从管道施工的轻便、快速,经济效益和社会效益等方面,UPVC管都具有强大的生命力和美好的推广应用前景。但是,目前UPVC管件的全塑化、管件配套、接口方式、施工安装及验收等问题都有待进一步解决和完善,才能把UPVC管的推广应用工作推向一个崭新阶段。
参考文献:《建筑给水排水及采暖工程施工质量验收规范》GB50242-2002
1.0 UPVC管的特征
建筑排水用硬氯乙烯管材简称为UPVC或PVC-U排水管,是以PVC树脂为主要原料,加入适量填充料,及适宜的助剂。如稳定剂、改性剂、润滑剂等,经挤出机挤出成型而成。
UPVC管具有以下特征:
(1)耐化学腐蚀性好;
(2)具有自熄性和阻燃性;
(3)耐老化性好,同在-15℃-60℃之间使用30~50年;
(4)电性能良好,体积电阻1-3×1015Ω/cm3,击穿电压高达23-28Kv/mm;
(5)内壁光滑、内壁表面张力小,很难形成水垢,流体输送能力比铸铁管高43.7%;
(6)比钢管、铁管轻、很容易扩口、粘接、弯曲,安装工作量为钢管的1/2;
(7)UPVC管的韧性低,线膨胀系数大,使用温度范围窄。作为UPVC管的一部分,UPVC排水管也具有以上特征;
(8)抗冲击性能较差,而施工中一遇到硬石块容易碎损;
(9)拉伸强度及韧性较差。差的UPVC管材表现为脆性,伸长率低而易断;
(7)维卡软化温度较低,易于过热变形,主要原因是配料时加大填料量。
2.0管道连接方式
UPVC管的连接方式主要有:螺纹(快速件)连接、密封胶圈连接、粘接和法兰连接4种方式。小口径管道一般采用螺纹连接和粘接。由于粘接受气温、天气和施工现场等条件影响,很难保证其粘接质量,因此不应提倡。对于管径小于DN63的管,建议采用螺纹快速件连接;对于管径在DN63~DN200之间的管,建议采用密封胶圈方式连接;而管径为DN63的管,则根据现场实际需要而确定采用螺纹连接方式还是密封胶圈连接方式。遇到跨越下水道和其他管线、阀门安装及与金属管道连接时,则采用法兰方式连接。
3.0管沟开挖与回填
传统管道安装时的管沟开挖,只是以能把管道放人管沟和能进行封口即能满足要求,在没有松动原有坚土层时,可不用做压实垫层。而安装UPVC管时,则要求管沟底部回填100mm不含硬物的砂作为垫层,然后在砂垫层上安装UPVC管,UPVC管的管面和侧面均要求回填不含硬物(特别是带头锐角的硬物)的沙土,管面应回填200-300mm厚的砂层,目的是使管能均衡受压而不至于损伤管身,其余可回填原土壤,管径≥DN90的管面复土不小于1.1m,管径≤DN63的管面复土不小于0.5m。雨季施工应尽可能缩短开槽长度, 且应成槽快、安装快、回填快, 并采取防泡槽措施。一旦发生泡槽, 应将受泡软化的土层清除, 换填砂石料或中粗砂。
4.0管道安装要求
由于UPVC管主要采用柔性密封圈连接,为保证胶圈的连接质量,两管必须平直,不得斜向插入。插入方法是在一条管的承口端处放上加厚垫板或方木条,然后用木槌敲打垫板或方木条使之插口插入另-条管的承口内。而钢丝拉力器推入法,安装时比较繁琐、速度慢,操作上不够安全,我建议少采用。接口插入操作时应注意几个方面:
1、要清除干净承口内侧(包括胶圈凹槽)和插口外壁在砂粒及脏物;
2、要仔细放好胶圈,不得扭曲,不得装反;
3、需要用润滑剂(一般用稀释洗洁精)时,润滑剂应均匀涂在承口的胶圈及插口外表处,不得涂在承口内;
4、插口要到位,注意回弹尺寸要符合要求。
管安装好作质量检查,可用钢尺从外部测量口外沿距胶圈的尺寸,若距离不一致,说明没有安装好,必须重装。
为确保插入质量,在插入前应对插入长度进行标记划线。插入尺寸大致如下:DN100管插入长度为75mm;DN160管插入长度为84mm,DN200管插入长度为94mm。对于采用管螺纹连接的小口径管道,特别要注意管口螺纹的清洁。
管道施工的测量、降水、开槽、沟槽支撑和管道交叉处理等技术要术, 应按现行国家标准及本地区排水管道技术规程中有关规定执行。
5.0支管的开叉
为保证管道试压要求,当开叉的支管管径不大于DN63时,应主要采用立式止水栓开叉接引;如要开两个叉用两个止水栓,其相邻的开孔距离不应小于配水管外径的5倍,止水栓离管道接口净距离不应小于300mm,管径大于DN63的叉口则在铺设直管时一齐铺设。
6.0止推墩的设置
由于管内水压的推力作用,所以在三叉和转弯等有推力产生的部位,必须设置止推墩。
7.0管道布置
管道布置除执行排水管道设计规程的有关规定外,还应着眼于有利于安装支架,如尽可能沿墙、柱布置,使支撑牢固、可靠。
8.0管道支撑
管道支撑的目的是保障管道的平向位置标高和坡度,提供管道伸缩余地,防止管道晃动、位移和变形。支撑形式视条件而定,按标准图集选择。可采用支墩或支架;支架可以是“门”形,“U”形其他形式;夹持件一般用抱箍。所有混凝土和金属构件与管道接触处都必须装橡胶垫板。
9.0管道伸缩
硬聚氯乙烯管道的热膨胀系数较大,因此设计和施工中必须按规程安装伸缩节及固定支架以补偿管道的伸缩,防止松脱和泄漏。
此外,对柔性联接(伸缩节、橡胶密封圈联接)部位可能产生的过量伸缩,可采用防脱抱卡的办法予以限制过量伸缩。
10金属导线的铺设 UPVC管是一种非金属管材,埋入地下后,用现有的管道探测仪很难测到其准确位置。因此,为维修管理方便同,建议施工时在UPVC管面埋设一条金属导线。管径≥DN63的选用2.5mm绿色塑料皮单支铜芯电线。金属导线的连接方式按电气导线的绞接方式进行处理,但绞接的长度不得小于0.8m,为防止接头过早氧化,绞接时不要去掉塑料绝缘层,这样即可用现有的管道探测仪探测到埋地的UPVC管了。但水平探测距离不要超过15 m,管面复土深度不大于1.1 m。因为管面复土深度达到1.1 m以后得到的探测信号很弱,如果附近有其他金属管道或电线电缆存在时,其探测信号就会被其他金属管道或电线电缆所发出的信号所掩蔽,这样就很难确定UPVC管的具体位置了。建议选择截面积较大的塑料皮铜芯电线,或选择钢筋之类的其他金属导线安放在UPVC管面,用以增大其探测信号,使之不受复土深度的影响,这还有待进一步探索和实践。
11 UPVC排水管的选择
UPVC排水管由于其原料来源广泛,生产成本较低(一条生产线约投资15万-20万元),全国的生产企业较多,但由于PVC树脂本身对原料要求又比较苛刻,这就使不同配比的UPVC排水管的质量相差悬殊,有的企业生产的UPVC管拉伸强度达到50多MPa,而有的才只有30MPa左右。从而给UPVC排水管的市场造成极大的混乱,因此用户在选择时应特别注意:
1、针对目前最常见的白色UPVC排水管,颜色为乳白色且均匀,内外壁均比较光滑但又有点靱的感觉为好,而比较次的UPVC排水管颜色不是雪白雪白的,就有些发黄,且较硬,有的颜色不均,有的外壁特别光滑,而内壁显得粗糙,有时有针刺或小孔。
2、UPVC排水管的韧性是非常关键的指标。韧性大的管当我们将其锯成窄条后,试着折180°,如果一折就断,说明韧性很差,脆性大;如果很难折断,说明有韧性,而且在折时越需要费力才能折断的管材,强度很好,韧性一般不错。最后可观察断茬(锯的茬口除外),茬口越细腻,说明管材均化性、强度和韧性越好。
3、UPVC排水管的抗冲击性,也可用简单的办法做宏观的大致的判断。可选择室温接近20℃的环境,将锯成200mm长的管段(对110mm管),用铁锤猛击,好的管材,用人力很难一次击破。(管越粗,承力越大)。
4、有条件的用户,可将管材制成哑铃型,平行窄处宽6mm,5mm/min拉力速度做拉伸强度,大于10MPa为合格。拉伸得越长,管材越好。
5、用户选择UPVC排水管时,应到有信誉的经销点选择大型的知名企业的产品,或到知名品牌的直销点购。经过我初步调查,路边小经销点销售的杂牌UPVC管合格率不足20%。
12管件的选择
UPVC排水管件,目前常见颜色为白色。管件是用注塑成型,有的是单点注塑成型(成品上有一个明显注塑点),有的是端部浇口(如环浇口或隔膜浇口,端部有注塑棱线)。根据管件形状及用途分主要有管箍45度弯头、90度弯头、90度顺水三通、45度斜三通、瓶型三通、正三通、斜三通、有角四通或异径三通、异径四通。
购买使用UPVC排水管件时应主要考虑以下方面
1、外观:好的管件内外壁光滑、无尖刺、无色差,棱角分明且齐整,管壁较厚,手感厚实。
2、耐热性(标准中称为烘箱试验):好的管件在150摄氏度烘箱中按壁厚烘相应时间,不会出现严重的起皮、爆裂,颜色变化也不大,尤其是注塑点和拼缝线附近不应出现穿透裂缝。
3、低温脆裂性(标准中称坠落实验):将样品在零摄氏度冰箱中放置30分钟后立即拿出在水泥地面上自由坠落,外径不大于75毫米的管件高度为2m,大于75毫米管件高度为1m,然后观察管件表面有无裂纹,完好无损的产品证明其此项性能符合要求。
4、与管件连接部位(标准中称为承插口)的长度或深度足够长,不正规企业生产的管件,为了降低成本,故意偷工减料,承插口一般较短,这样在以后的使用中容易使接头渗漏水。如果从安全角度考虑,承插口深度越长越好,用户可多比较或实际测量。但从经济角度考虑,标准中给出了最小承插口深度值。
5、注意所购管件与管材的匹配问题。首先将管材试着插入管件中几次,应感觉不困难但插入后也不能太松为好;其次应购买相匹配的PVC塑料胶粘剂,以便粘结牢固。
因多数生产UPVC的厂家是直管与管件不兼容生产的,尤其是能生产全套各种规格管件的厂家较少,在安装时难以找到合适的管件。为配合直管的安装,特别是配以全塑化的管件,该问题应引起有关部门的重视。
13效益分析
经济效益和社会效益:工程施工周期缩短50%,由于管子的重量轻施工不需用机械设备,劳动强度低、安全程度高。施工的速度快、周期短,可使工程提早建成,减少占地扰民对周围环境影响,还可为工程赢得更多的时间。管材及接口密封性能好,可避免管内污水外渗污染地下水源。管内壁光滑污泥杂物不易淤积,减少管道疏通对环境的影响,有利于人的身体健康。
总结,从管道施工的轻便、快速,经济效益和社会效益等方面,UPVC管都具有强大的生命力和美好的推广应用前景。但是,目前UPVC管件的全塑化、管件配套、接口方式、施工安装及验收等问题都有待进一步解决和完善,才能把UPVC管的推广应用工作推向一个崭新阶段。
参考文献:《建筑给水排水及采暖工程施工质量验收规范》GB50242-2002